一种车载无线充电系统及方法与流程

本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体地涉及一种车载无线充电系统及方法。

背景技术：

电动汽车充电几乎是每个电动车用户最先关注的问题，它通常需要车主亲自下车将充电插头插入充电桩。对于很多人来讲，如果电动汽车能像智能手机、耳机、鼠标一样实现无线充电，无疑会令电动车辆的使用变得更加便捷。因此，随着电动汽车数量的增多和普及，电动汽车无线充电技术得到了快速发展。

现有的电动汽车无线充电技术，一般采用地面上的发送端装置固定不动，通过驾驶员泊车或自动泊车系统泊车，将电动汽车泊入泊车位，使车辆上的接收端装置在发送端装置的接收范围内，从而实现车辆无线充电。该技术要求车辆底盘下方的接收端装置必须要与发送端装置精确校准，才可顺利为车辆充电，这对于驾驶员的停车技能、对自动泊车系统的最终停车位置精准率均是一大考验。若驾驶员或自动泊车系统的最终泊车位置使车辆上的接收端装置远离或不在地面发送端装置的接收范围内，则会导致无线充电效率不高甚至不能充电的情况出现。本发明因此而来。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种车载无线充电系统及方法，降低了对自动泊车系统或驾驶员人工泊车精准度的要求，减少了因泊车位置不精准造成的无线充电效率低甚至未能充电情况的发生，提高了车载无线充电效率。

本发明的技术方案是：

一种车载无线充电系统，包括地面发送端装置和车辆接收端装置，所述接收端装置固定于车辆底盘下方，所述接收端装置包括次级电路、接收端控制器和受电线圈，所述地面发送端装置包括主级电路、发送端控制器、供电线圈及测距装置，所述地面发送端装置包括固定底部和活动上部，所述固定底部固定于地面，所述活动上部包括一旋转机构和一伸缩机构，所述旋转机构和伸缩机构与发送端控制器电连接，所述测距装置用于检测接收端装置的位置，计算接收端装置与地面发送端装置的距离。

优选的技术方案中，所述发送端控制器还连接报警装置。

优选的技术方案中，所述测距装置为图像采集装置或者超声波传感器。

优选的技术方案中，所述发送端控制器判断接收端装置与地面发送端装置的距离是否小于等于设定覆盖范围，若是，根据检测得到的接收端装置的位置控制旋转机构和伸缩机构移动至接收端装置下方，控制旋转机构调整角度进行定位，定位后控制供电线圈工作；反之，控制报警装置报警。

本发明还公开了一种车载无线充电方法，包括以下步骤：

s01：接收端装置发送充电请求；

s02：地面发送端装置的测距装置实时检测接收端装置的位置，计算接收端装置与地面发送端装置的距离r；

s03：发送端控制器判断接收端装置与地面发送端装置的距离r是否小于等于设定覆盖范围r，若是，根据检测得到的接收端装置的位置控制旋转机构和伸缩机构移动至接收端装置下方，控制旋转机构调整角度进行定位，定位后控制供电线圈工作；反之，控制报警装置报警。

优选的技术方案中，所述步骤s03中接收端装置的位置方法包括：

以发送端装置的安装位置的中心点为原点建立x-y坐标系；

将测距装置检测得到的接收端装置的位置转换成x-y坐标系的坐标。

优选的技术方案中，若报警装置报警时，控制自动泊车系统重新进行车辆泊入。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明的地面发送端装置包括固定底部和活动上部，活动上部包括一旋转机构和一伸缩机构，可在地面上进行小范围移动，发送端装置自动移动至接收端装置下方并调整角度进行精确校准，降低了对自动泊车系统或驾驶员人工泊车精准度的要求，减少了因泊车位置不精准造成的无线充电效率低甚至未能充电情况的发生，提高了车载无线充电效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明车载无线充电系统的整体结构示意图；

图2为本发明接收端装置的电路原理图；

图3为本发明地面发送端装置的电路原理图；

图4为本发明地面发送端装置移动方向和移动距离示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。

如图1所示，一种车载无线充电系统，包括地面发送端装置和车辆接收端装置，接收端装置固定于车辆底盘下方，接收端装置的电路原理结构包括次级电路、接收端控制器和受电线圈，如图2所示。

如图3所示，地面发送端装置的电路原理结构包括主级电路、发送端控制器、供电线圈及测距装置，地面发送端装置包括固定底部和活动上部，固定底部用于固定安装于地面车位上，固定底部的结构与现有的安装结构相同，在此不再赘述。

活动上部包括一旋转机构和一伸缩机构，旋转机构和伸缩机构的具体结构本发明不做限定，可以采用现有的电机和丝杆实现。如图4所示，在一较佳的实施例中，旋转机构旋转的角度为0-360°，当然为了实现结构的简化也可以为0-180°。伸缩机构的伸缩范围为30cm。

旋转机构和伸缩机构与发送端控制器电连接。

测距装置用于检测接收端装置的位置，计算接收端装置与地面发送端装置的距离。测距装置可以为摄像头或者超声波传感器等等其他传感器，若为摄像头时，对采集的图像进行图像处理（已知的图像处理算法），得到接收端装置的位置，并采用双目测距算法计算出二者之间的距离。采用超声波传感器时，采用超声波测距算法计算出二者之间的距离，通过距离计算得到接收端装置的位置。

发送端控制器还连接报警装置。

发送端控制器判断接收端装置与地面发送端装置的距离是否小于等于设定覆盖范围，若是，根据检测得到的接收端装置的位置控制旋转机构和伸缩机构移动至接收端装置下方，控制旋转机构调整角度进行定位，定位后控制供电线圈工作，产生感应磁场；若接收端装置与发送端装置之间的距离不在发送端装置可移动范围内，车载无线充电装置则会发出警报声以提醒驾驶员重新进行车辆泊入，或者提醒驾驶员再次开启自动泊车系统将车辆从当前停车位泊出后再重新进行车辆泊入。

其中，接收端装置与发送端装置之间的距离是否在发送端装置可移动范围内的判断方法如下：

以发送端装置中心点为原点建立x-y坐标系，如图4所示，发送端装置在其与车辆（或地面）平行的平面内可进行360度方向的转动，且可移动范围为一个圆形，该圆形半径的数值范围为(-r,+r），其中r≥0、单位cm。设接收端装置与发送端装置之间的距离为r（单位cm）：

若r≤r，则判断接收端装置与发送端装置之间的距离在发送端装置可移动范围内；

若r＞r，则判断接收端装置与发送端装置之间的距离不在发送端装置可移动范围内。

本发明还公开了一种车载无线充电方法，包括以下步骤：

s01：接收端装置发送充电请求；

s02：地面发送端装置的测距装置实时检测接收端装置的位置，计算接收端装置与地面发送端装置的距离r；

s03：发送端控制器判断接收端装置与地面发送端装置的距离r是否小于等于设定覆盖范围r，若是，根据检测得到的接收端装置的位置控制旋转机构和伸缩机构移动至接收端装置下方，控制旋转机构调整角度进行定位，定位后控制供电线圈工作；反之，控制报警装置报警，若报警装置报警时，控制自动泊车系统重新进行车辆泊入。

步骤s03中接收端装置的位置方法包括：

以发送端装置的安装位置的中心点为原点建立x-y坐标系；

将测距装置检测得到的接收端装置的位置转换成x-y坐标系的坐标。

下面结合具体的实例进行详细说明如下：

1.驾驶员将电动汽车泊入停车位，或者，通过电动汽车上的自动泊车系统将车辆自动泊入停车位，然后开启无线充电。

2.发送端装置通过图像检测识别到接收端装置的位置，并计算出接收端装置与发送端装置之间的距离大约为15cm，在发送端装置可移动范围（0-30cm）内，则发送端装置自动移动至接收端装置下方并调整角度进行校准。

3.车辆接收端装置开始工作，为车辆上的电池进行充电。

4.电池电量充满后，无线充电装置停止工作并关闭。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落出所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。